不同紅菜薹品種對15N吸收總量的差異初探

張 丹，石 柱，汪端華，鄭明福

（1. 長沙縣農業局，湖南 長沙 410100；2. 湖南省蔬菜研究所，湖南 長沙 410125）

紅菜薹（Brassica campestris L. var. purpuraria L.H.Bariley）又名紫菜薹、紅油菜薹，屬白菜類（B. Campestris），是十字花科蕓薹屬蔬菜的一個變種，為二年生草本植物。紅菜薹是華南地區居民十分喜愛的薹類蔬菜之一，在湖南冬、春兩季葉類蔬菜消費中占居十分重要的地位。收獲的紅菜薹是營養生長體，菜薹的營養生長主要依賴于氮素養分，謝堅等[1]研究表明，紅菜薹施氮600 kg/hm2比不施氮肥的處理增產96.6%，說明氮素是紅菜薹產量形成的關鍵要素，且需氮量較大。

氮（原子質量單位：14.006 7）共有17個同位素，其中有兩個是穩定的，即14N 和15N。在自然界中，14N 的豐度（原子百分數）為 99.625%，15N 的豐度為0.366%[2]，分別作為14N 和15N 的標準豐度。15N 是一種罕見的氮穩定同位素，因其穩定參與土壤—植物氮的系統循環，被認為是研究植物吸收、利用氮素理想的示蹤標記氮，15N 示蹤技術在小麥[3-4]、玉米[4-5]、水稻[6]、棉花[7]、油菜[8]、煙草[9]等作物上被廣泛應用，說明作物對15N 的吸收與分配可在較大程度上反映所施氮肥和土壤氮素的去向。而有關紅菜薹對氮素的吸收運轉規律和不同品種類型的紅菜薹對15N 的吸收差異，至今尚無研究報道。筆者應用15N示蹤技術，采用分栽試驗，試圖通過3種15N 施入方法，探知不同類型紅菜薹品種對氮素的吸收和轉移差異，以期為不同類型紅菜薹品種的大田施肥提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試品種為長沙紅菜薹（長沙安沙地方品種）、湘潭紅菜薹（湘潭九華地方品種），均為主薹生長型品種；五彩紫薹2 號、五彩紅薹2 號（湖南省蔬菜研究所選育的雜交紅菜薹品種），均為側薹生長型（主薹退化型）品種。

供試土壤為老菜園土，肥力中等偏上，土壤氮（總N）含量為0.320%（容重百分數），其中15N 豐度為0.380%。供試肥料為鈣鎂磷肥（三環牌，含P2O512%）、氯化鉀（中化化肥，含K2O 60%）、尿素（含N 46%）、穩定同位素標記氮（形態類似尿素的酰氨類顆粒劑15N，豐度為5.090%）。

其他供材料：塑料盆缽（口徑380 mm×高260 mm）36個，放置在設施大棚內。

1.2 試驗方法

采用盆栽試驗，設3種15N 施入方法（處理）， M1：根際施入法，每缽施入15N 總量為 3.26 g，移栽前，土壤施入15N 總量的1/2，移栽15 d 后再施入余下的1/2 量；M2：主薹注射法，在主薹現蕾薹高達10 cm 時，用小號注射器將15N 3.26 g 稀釋液從主薹中部分多次注入；M3：主薹葉片涂抹法，在主薹抽出高達10 cm 時，將15N 3.26 g 稀釋液涂抹在主薹葉片上，通過葉片氣孔吸入；設4個參試品種，品種代號Va1長沙紅菜薹，Va2湘潭紅菜薹，Vb1五彩紫薹2 號，Vb2五彩紅薹2 號。Va 為主薹型品種（主薹生長型，地方品種），Vb 為側薹型品種（側薹生長型，雜交品種）。每處理重復3 次，共36 缽。按等距離排列盆缽，缽與缽的間隔20 cm（折合株行距為39 cm×39 cm）。

1.3 試驗操作與管理

試驗于2012年在湖南省蔬菜研究所大棚內進行，4個紅菜薹品種于9月9日播于穴盤，10月3日移栽于盆缽，每缽栽1 株，移栽時真葉4～5 片。移栽前，所有盆缽裝入老菜園土（離盆缽頂口高空5 cm 左右），加入少量珍珠巖；每缽施鈣鎂磷肥6.25 g、氯化鉀1.25 g、尿素1.63 g 作基肥，施入15 cm 土層中，充分拌勻，移栽15 d 后再施尿素1.63 g。按大棚盆栽設施管理，各處理、各品種栽培管理水平一致。

1.4 樣品采樣與測定

于菜薹采收期分別按重復、品種、主薹、側薹、孫薹全部采收，各品種因生長類型不同全生育期共采收4～7 批，對每批采收的菜薹樣品烘干、粉碎，密封，備用。采用凱氏定氮法測定菜薹的含氮量（全氮），15N 的豐度由河北省農林科學院采用質譜儀進行樣品檢測，提供檢測數據。根據15N 的豐度、菜薹干物質量和單株全氮含量（總氮量）計算單株15N 吸收累積量（g/株），參照王富林等[10]的方法進行計算，計算公式如下。

菜薹中15N 的原子百分超A1（%）= 菜薹樣品15N 的豐度 –15N 標準豐度0.366；

肥料中15N 的原子百分超A2（%）= 肥料樣品15N 的豐度5.09 –15N 標準豐度0.366；

植株吸收來自肥料的15N 占總吸氮量的百分比Ndff（%） = A1/ A2× 100；

菜薹吸收的總氮量(g/株) = 菜薹干物質量(g/株) × N（%）；

菜薹中吸收來自肥料的15N 總量( g/株 ) = 菜薹吸收的總氮量( g/株) × Ndff（%）。

1.5 數據處理與分析方法

采用Excel 2003 軟件處理數據，用SPSS 13.0 軟件進行統計分析，用LSD 檢測數據差異的顯著性。

2 結果與分析

2.1 15N 不同施入方法對紅菜薹吸收15N 總量的影響

由表1 可知，M1（土壤施入法）的紅菜薹每品種平均吸收15N（肥料中的15N，下同）總量為1.007 3 g/株，極顯著（P ＜0.01）大于M2（主薹注射法）和M3（主薹葉片涂抹法），M2和M3的每品種平均吸收15N 總量基本相同，差異不顯著，說明土壤施入法的效果最好。這可能有兩種原因：一是土壤施入法易于操作、無損失。主薹注射法要分多次注射，難免造成少量注射液的損失，主薹葉片涂抹法也難免有少量肥液流失的現象；二是根際吸收比薹莖和葉片吸收的時間更早、更長。土壤施入法在移栽前就已施入1/2量，紅菜薹在未抽薹時就可通過根際吸收15N，從而能較早吸收利用氮素。另外，土壤氮素也發生了微小變化，施肥前土壤15N 豐度為0.380%，原子百分超為0.380%－0.366% = 0.014%，（略高于自然土壤的15N豐度），施肥并全部采收后土壤15N 豐度為0.414%，百分超為0.414%－0.366% = 0.048%，比施肥前土壤15N 提高了0.034個百分點，即提高了1.43 倍。

3種不同施入方法在各品種內的差異趨勢完全一致。各品種內M1與M2和M3的差異均達極顯著水平。

2.2 紅菜薹不同品種對15N 吸收總量的影響

由表2 可知，在M1方法下，側薹型品種（Vb）吸收15N 總量平均為1.247 3 g/株，極顯著（P ＜0.01）大于主薹型品種（Va），說明側薹型品種比主薹型品種對氮素需求量大。這可能與品種組成有關，側薹型品種由雜交品種組成，而主薹型品種由地方（常規）品種組成，雜交品種的生長勢明顯強于地方品種，表現出生長速度快，葉片大，菜薹等營養體粗壯，故吸氮水平高。4個參試品種中，以Vb2吸收15N 總量最大，為1.305 9 g/株，極顯著（P ＜0.01）大于Va 類品種，其次，Vb1極顯著大于Va1，同類型品種間，Vb 類差異不顯著，而Va2顯著（P ＜0.05）大于Va1，這可能是其種質差異所致。

表1 15N 3種施入方法對紅菜薹吸收15N 總量的差異比較

表2 紅菜薹不同品種在15N 3種施入方法下對吸收15N 的差異比較 （g/株）

在M2方法下，Vb 類品種吸收15N 總量平均值略大于Va 類品種，但差異不顯著，其均值較M1低，說明M2方法不及M1方法好，不能發揮出品種的吸氮潛力。在4個參試品種中，以Vb2的15N 吸收總量最大，為0.388 9 g/株，顯著（P ＜0.05）大于Vb1和Va1，不具規律性，而Va 類品種間差異不顯著，這可能與品種的特性或操作的誤差有關，與品種類型的關系不大。

在M3方法下，Vb、Va 兩種類型品種吸收15N 總量平均值略小于M2方法，差異趨勢同M2方法一致。略為不同的是4個品種的差異均不顯著。說明該方法的吸氮水平最低，更不利于需氮量大的品種發揮吸氮優勢。

2.3 不同品種主薹與側薹15N 吸收量的差異

紅菜薹主薹與側（孫）薹吸收15N 總量在M1、M2、M33種方法下表現出較大差異（圖1），在M1方法下，側（孫）薹吸收15N 總量顯著（P ＜0.05）大于主薹，而在M2和M3方法下，主薹吸收15N 總量顯著（P ＜0.05）大于側（孫）薹。說明主薹注射法（M2）和主薹葉片涂抹法（M3）不利于氮素向側薹轉移運輸，根際施入法（M1）較主薹注射法和主薹葉片涂抹法更能有效實現氮素的全株吸收和運轉，另外也說明側薹的氮素累積主要來自根系的吸收，主薹向側（孫）薹轉移運輸的氮量極小。

在M1方法下，4個紅菜薹品種中以Vb2側薹累積15N 量最高，為0.626 7 g/株，其次為Vb1，為0.451 0 g/株，顯著（P ＜0.05）高于其他品種和其他薹位，說明側薹型品種的側薹比主薹吸收利用氮素更多，且側薹型（Vb）品種比主薹型（Va）品種的吸氮水平高；孫薹的吸氮規律也有相同的趨勢。在M2和M3方法下，各品種吸收15N 總量均表現為主薹＞側薹＞孫薹，其中主薹與側薹的差異達顯著水平（P ＜0.05），說明主薹注射法（M2）和主薹葉片涂抹法（M3）均不利于側薹尤其是孫薹對氮素的吸收利用（詳見圖1）。

圖1 紅菜薹主薹與側薹吸收15N 總量的差異比較

3 結論與討論

3.1 結 論

在設施大棚內的盆栽條件下，在M1（根際施入法）、M2（主薹注射法）和M3（主薹葉片涂抹法）3種施入15N 的方法中，紅菜薹吸收15N 的總量依次為M1（1.007 3 g/株）＞ M2（0.253 7 g/株）＞ M3（0.231 2 g/株），M1與M2和M3的差異達極顯著水平（P ＜0.01），M2與M3差異不顯著，說明土壤（根際）施氮比植株施氮更利于紅菜薹對氮素吸收、利用。

在3種施入方法條件下，紅菜薹吸收15N 的總量Vb（側薹型品種，0.588 5 g/株）＞Va（主薹型品種，0.402 6 g/株），差異顯著（P ＜0.05）。其中以M1條件下的側薹型品種吸收15N 的總量最大（1.247 3 g/株），與主薹型品種的差異達極顯著水平（P ＜0.01）。說明側薹型品種比主薹型品種對氮素的吸收利用水平更高。

在參試的4個品種中，吸收15N 的總量依次為Vb2（五彩紅薹2 號，0.649 7 g/株）＞Vb1（五彩紫薹2 號，0.527 2 g/株）＞Va2（湘潭紅菜薹，0.496 3 g/株）＞Va1（長沙紅菜薹，0.316 3 g/株）。其中，以在M1條件下的Vb2的15N 總量最大，為1.305 9 g/株。說明不同品種對氮素的吸收利用水平存在差異。

3種15N 施入方法中，根際法有利于側薹對氮素的吸收利用，主薹注射法和主薹葉片涂抹法只利于主薹對氮素的吸收利用。試驗以根際法處理的Vb2（五彩紅薹2 號）的側薹累積15N 量最高，為0.626 7 g/株，其次為Vb1（五彩紫薹2 號），為0.451 0 g/株，顯著（P＜0.05）高于其他品種和其他薹位。

3.2 討 論

紅菜薹生長類型一般由遺傳基因決定，雜交品種的生長優勢都集中在側薹和孫薹上，因而側薹型品種具有較強的吸氮優勢，其吸氮途徑主要是通過根系從土壤中獲取，從本研究探知，主薹及其葉片累積的氮素轉移到側薹和孫薹上的極少，這對雜交品種在栽培上氮肥的施用有實現的指導意義。

地方（常規）品種一般都是主薹型品種，主薹型品種主要通過主薹吸收氮素，因而通過主薹注射或其葉片涂抹氮素，有利于主薹對氮素的累積，這可能是地方品種的根系不發達，從而使根外施氮促進了主薹的被動吸氮。

試驗是在大棚內盆栽條件下完成的，排除了氣溫、土溫、水分等外界因素對氮素吸收的影響，有關環境因素和氮素利用率等問題有待大田試驗進一步探索。

[1]謝 堅，聶 軍，廖育林，等. 不同氮肥施用量對紅菜薹產量和品質的影響[J]，湖南農業科學，2011，（1）：37-39.

[2]汪 慶, 張建, 陳光才. 基于15N 示蹤技術的植物-土壤系統氮循環研究進展[J]. 熱帶亞熱帶植物學報，2013，21（5）：479-488.

[3]王之杰，王紀華，趙春江，等. 用葉面標記態15N 研究冬小麥不同葉位氮素的運轉[J].華北農報，2004，19（2）：71-75.

[4]茹德平，趙彩霞，李習軍，等. 用15N 示蹤技術研究高產小麥、玉米的施氮規律[J]. 核農學報， 2005， 19（2）：151-154.

[5]范 霞，張吉旺，任佰朝；等. 不同株高夏玉米品種的氮素吸收與利用特性[J]. 作物學報，2014，40（10）：1830-1838.

[6]林晶晶，李剛華，薛利紅，等.15N 示蹤的水稻氮肥利用率細分[J].作物學報，2014，40（8）：1424-1434.

[7]李鵬程，董合林，劉愛忠，等. 應用15N 研究氮肥運籌對棉花氮素吸收利用及產量的影響[J]. 植物營養與肥料學報，2015，21（3）：590-599.

[8]楊 明，宋海星，徐浩然，等. 不同品種油菜生長后期體內氮素轉運及再分配差異研究[J]. 中國生態農業學報，2012，20（10）：1289-1294.

[9]陳 萍，李天福，張曉海，等. 利用15N 示蹤技術探討煙株對氮素肥料的吸收與分配[J]. 云南農業大學學報，2003，18（1）：1-4.

[10]王富林，周 樂，李洪娜，等． 不同氮磷配比對富士蘋果幼樹生長及15N-尿素吸收、分配與利用的影響[J]. 植物營養與肥料學報，2013，19（5）： 1102-1108.

[11]姚志鵬，郭智成，李玉中，等. 有機與非有機萵苣的氮穩定同位素辨識研究[J].園藝學報，2014，41（12）：2507-2512.